(57)【要約】  【解決課題】  出力が高い固体酸化物形燃料電池、及び該固体酸化物形燃料電池に用いられる電極を提供すること。  【解決手段】  電解質物質として、スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子又はランタンガレート含有金属酸化物凝集体粒子（ａ）を含有する固体酸化物形燃料電池用燃料極又は固体酸化物形燃料電池用空気極。燃料極材が、該固体酸化物形燃料電池用燃料極であり、電解質材が、スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子又はランタンガレート含有金属酸化物凝集体粒子（ａ）を成形して得られる固体酸化物形燃料電池用電解質であり、空気極材が、該固体酸化物燃料電池用空気極であることを特徴とする固体酸化物形燃料電池。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子又はランタンガレート含有金属酸化物凝集体粒子（ａ）、及び燃料極物質粒子（ｂ）を含有することを特徴とする固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ａ）。
【請求項２】
前記スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子又は前記ランタンガレート含有金属酸化物凝集体粒子の含有量が、１０〜９０重量％であることを特徴とする請求項１記載の固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ａ）。
【請求項３】
母粒子に子粒子が固定化されている複合粒子を成形して得られる固体酸化物形燃料電池用燃料極であって、該母粒子が、スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子又はランタンガレート含有金属酸化物凝集体粒子（ａ）であり、該子粒子が、燃料極物質粒子（ｂ）であることを特徴とする固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｂ）。
【請求項４】
母粒子に子粒子が固定化されている複合粒子を成形して得られる固体酸化物形燃料電池用燃料極であって、該母粒子が、燃料極物質粒子（ｂ）であり、該子粒子が、スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子又はランタンガレート含有金属酸化物凝集体粒子（ａ）であることを特徴とする固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｃ）。
【請求項５】
スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子又はランタンガレート含有金属酸化物凝集体粒子（ａ）、及び空気極物質粒子（ｃ）を含有することを特徴とする固体酸化物形燃料電池用空気極（Ａ）。
【請求項６】
前記スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子又は前記ランタンガレート含有金属酸化物凝集体粒子の含有量が、５〜５０重量％であることを特徴とする請求項５記載の固体酸化物形燃料電池用空気極（Ａ）。
【請求項７】
母粒子に子粒子が固定化されている複合粒子を成形して得られる固体酸化物形燃料電池用空気極であって、該母粒子が、スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子又はランタンガレート含有金属酸化物凝集体粒子（ａ）であり、該子粒子が、空気極物質粒子（ｃ）であることを特徴とする固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｂ）。
【請求項８】
母粒子に子粒子が固定化されている複合粒子を成形して得られる固体酸化物形燃料電池用空気極であって、該母粒子が、空気極物質粒子（ｃ）であり、該子粒子が、スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子又はランタンガレート含有金属酸化物凝集体粒子（ａ）であることを特徴とする固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｃ）。
【請求項９】
燃料極材、電解質材及び空気極材を、この順に重ね形成されるセルを有する固体酸化物形燃料電池であって、該燃料極材が、前記請求項１〜４いずれか１項記載の固体酸化物形燃料電池用燃料極であり、該電解質材が、スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子又はランタンガレート含有金属酸化物凝集体粒子（ａ）を成形して得られる固体酸化物形燃料電池用電解質であり、該空気極材が、前記請求項５〜８いずれか１項記載の固体酸化物形燃料電池用空気極であることを特徴とする固体酸化物形燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体酸化物形燃料電池用電極及び固体酸化物形燃料電池に関し、より具体的には、高温で作動させることができ、ガスタービンとの複合化が可能な固体酸化物形燃料電池及び該固体酸化物形燃料電池に用いられる固体酸化物形燃料電池用電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の発電システムは、ガスタービン又はガスエンジンを用いるものが主流であった。該従来の発電システムは、スケールメリットがあり、ガスタービン等の発電規模が大きくなる程、発電効率が高くなる。例えば、１００ｋＷ級のガスタービンの容積出力密度は、通常、０．０３ｋＷ／Ｌであるのに対し、１００００ｋＷ級のガスタービンの容積出力密度は、通常、０．１ｋＷ／Ｌ程度である。なお、一般に、発電システムの評価は、重量出力密度（ｋＷ／ｋｇ）又は容積出力密度（ｋＷ／Ｌ）で判断され、重量出力密度又は容積出力密度が高い程、高効率な発電システムである。
【０００３】
近年、二酸化炭素の排出による温暖化等の環境問題の観点から、燃料電池を用いる発電システムが注目され、開発が行われている。該燃料電池には、固体高分子形燃料電池、リン酸形燃料電池、アルカリ形燃料電池、溶融炭素塩形燃料電池、固体酸化物形燃料電池等がある。
【０００４】
現在、実用化されている燃料電池のうち、最も容積出力密度が高いものが、固体高分子形燃料電池であり、容積出力密度が、５０ｋＷ級で１．３５ｋＷ／Ｌと、１０００００ｋＷ級のガスタービンに匹敵する容積出力密度を有している。該固体高分子形燃料電池では、電解質物質として、水素イオン交換膜が用いられている。
【０００５】
一方、固体酸化物形燃料電池では、固体酸化物形燃料電池のセルは、電解質を燃料極及び空気極で挟み込むようにして構成され、該電解質、該燃料極及び該空気極ともに金属酸化物又は金属で構成されており、全て固体である。該固体酸化物形燃料電池において、電池反応は、ガス、イオン、電子のいずれもが反応可能な三相界面で起こるので、電池性能、特に燃料電池の出力を向上させるためには、該三相界面を増加させることが必要である。そのため、従来より、電解質物質を電極物質に混合させることにより、該三相界面を、電解質と電極の接触面だけでなく、電極内部にも形成させ、該三相界面を増加させることが行われてきた。すなわち、燃料極物質に電解質物質を混合して燃料極を製造すること、又は空気極物質に電解質物質を混合して空気極を製造することが行われてきた。
【０００６】
更に該電極を多孔体構造にすることにより、該三相界面を増加させることも行われてきた。すなわち、母粒子に子粒子が固定化されており、該母粒子又は該子粒子のいずれか一方を電解質物質とし、他方を燃料極物質又は空気極物質とする粉末状の複合粒子を、電極に成形することにより、電極材料に電解質材料が混合されており、且つ多孔質構造の電極が製造されてきた。
【０００７】
なお、本発明において、燃料極物質とは、燃料の水素及び酸化物イオンから水及び電子を生成させ且つ電子を導電する性質を持つ物質を指し、空気極物質とは、酸素及び電子から酸化物イオンを生成させ且つ電子を導電する性質を持つ物質を指し、電解質物質とは、空気極で生成する酸化物イオンを燃料極に導電させる性質を持つ物質を指す。
【０００８】
しかし、従来の固体酸化物形燃料電池は、電解質物質としてイットリア安定化ジルコニアが用いられているが、出力が低く、上記のような手段を用いて、高出力化を図ったとしても、該燃料電池の容積出力密度は、１００ｋＷ級で０．１ｋＷ／Ｌ程度、１００００ｋＷ級で０．１５ｋＷ／Ｌ程度と低かった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
燃料電池は、スケールメリットが殆どないため、出力規模を大きくすることにより、高効率化することは困難であった。そのため、他の方法により、発電システムを高効率化することが求められている。
【００１０】
発電システムを高効率化する方法としては、ガスタービンと複合化する方法がある。該方法では、該燃料電池を作動させるために使われた排熱で、ガスタービンを作動させて、二次発電を行うことにより、発電システム全体の発電効率を向上させるというものである。
【００１１】
ところが、ガスタービンと複合化をするためには、燃料電池を１０００℃程度で作動せる必要があるが、固体高分子形燃料電池では、電解質物質として水素イオン交換膜が用いられているため、１０００℃程度で該固体高分子形燃料電池を作動させることはできなかった。そのため、該固体高分子形燃料電池を用いる発電システムでは、ガスタービンとの複合化により、更に高効率化させることができないという問題があった。
【００１２】
一方、固体酸化物形燃料電池は、電解質物質が金属酸化物であるので、１０００℃程度で作動させることはできる。しかし、従来より実用化されている、電解質物質としてイットリア安定化ジルコニアを用いる固体酸化物形燃料電池は、出力自体が低いので、ガスタービンと複合化しても、該固体高分子形燃料電池を超える容積出力密度を有する発電システムを構築することは困難であった。よって、固体酸化物形燃料電池の出力を高くすることができれば、ガスタービンと複合化することにより、該固体高分子形燃料電池を超える容積出力密度を有する発電システムを構築することができる。
【００１３】
従って、本発明の課題は、出力が高い固体酸化物形燃料電池、及び該固体酸化物形燃料電池に用いられる電極を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、上記従来技術における課題を解決すべく、鋭意研究を重ねた結果、（１）スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子又はランタンガレート含有金属酸化物凝集体粒子は、イットリア安定化ジルコニアに比べ、イオン導電率が高いので、スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子又はランタンガレート含有金属酸化物凝集体粒子を、電解質物質として用いることにより、燃料電池の出力を高くすることができること、（２）スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子又はランタンガレート含有金属酸化物凝集体粒子は、イットリア安定化ジルコニアに比べ、電極物質との接合が強くなるので、含有量を増やしても、電極の導電率が低くなり難いこと、（３）そのため、電解質物質を電極に多く含有させることができるので、燃料電池の出力を、更に高めることができること等を見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１５】
すなわち、本発明（１）は、スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子又はランタンガレート含有金属酸化物凝集体粒子（ａ）、及び燃料極物質粒子（ｂ）を含有する固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ａ）を提供するものである。
【００１６】
また、本発明（２）は、母粒子に子粒子が固定化されている複合粒子を成形して得られる固体酸化物形燃料電池用燃料極であって、該母粒子が、スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子又はランタンガレート含有金属酸化物凝集体粒子（ａ）であり、該子粒子が、燃料極物質粒子（ｂ）である固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｂ）を提供するものである。
【００１７】
また、本発明（３）は、母粒子に子粒子が固定化されている複合粒子を成形して得られる固体酸化物形燃料電池用燃料極であって、該母粒子が、燃料極物質粒子（ｂ）であり、該子粒子が、スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子又はランタンガレート含有金属酸化物凝集体粒子（ａ）である固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｃ）を提供するものである。
【００１８】
また、本発明（４）は、スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子又はランタンガレート含有金属酸化物凝集体粒子（ａ）、及び空気極物質粒子（ｃ）を含有する固体酸化物形燃料電池用空気極（Ａ）を提供するものである。
【００１９】
また、本発明（５）は、母粒子に子粒子が固定化されている複合粒子を成形して得られる固体酸化物形燃料電池用空気極であって、該母粒子が、スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子又はランタンガレート含有金属酸化物凝集体粒子（ａ）であり、該子粒子が、空気極物質粒子（ｃ）である固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｂ）を提供するものである。
【００２０】
また、本発明（６）は、母粒子に子粒子が固定化されている複合粒子を成形して得られる固体酸化物形燃料電池用空気極であって、該母粒子が、空気極物質粒子（ｃ）であり、該子粒子が、スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子又はランタンガレート含有金属酸化物凝集体粒子（ａ）である固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｃ）を提供するものである。
【００２１】
また、本発明（７）は、燃料極材、電解質材及び空気極材を、この順に重ね形成されるセルを有する固体酸化物形燃料電池であって、該燃料極材が、前記本発明（１）〜（３）いずれか記載の固体酸化物形燃料電池用燃料極であり、該電解質材が、スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子又はランタンガレート含有金属酸化物凝集体粒子（ａ）を成形して得られる固体酸化物形燃料電池用電解質であり、該空気極材が、前記本発明（４）〜（６）いずれか記載の固体酸化物形燃料電池用空気極である固体酸化物形燃料電池を提供するものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、出力が高い固体酸化物形燃料電池を提供すること、並びに該固体酸化物形燃料電池に用いられる固体酸化物形燃料電池用燃料極及び固体酸化物形燃料電池用空気極を提供することができる。また、該固体酸化物形燃料電池を、ガスタービンと複合化することにより、高効率の発電システムを構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ａ）は、スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子又はランタンガレート含有金属酸化物凝集体粒子（ａ）（以下、スカンジア安定化ジルコニア凝集体粒子等（ａ）とも記載する。）、及び燃料極物質粒子（ｂ）を含有する。また、本発明の固体酸化物形燃料電池用空気極（Ａ）は、スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子又はランタンガレート含有金属酸化物凝集体粒子（ａ）、及び空気極物質粒子（ｃ）を含有する。
【００２４】
図１を参照に、本発明に係るスカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子等（ａ）、及び燃料極物質粒子（ｂ）、並びに固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ａ）を説明する。図１は、本発明の固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ａ）を示す模式図である。図１に示すように、スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子１は、一次粒子であるスカンジア安定化ジルコニア（金属酸化物）３ａが凝集した凝集体（二次粒子）であり、燃料極物質粒子２は、一次粒子である酸化ニッケル（金属酸化物）３ｂが凝集した凝集体（二次粒子）である。そして、該スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子１及び該燃料極物質粒子２は、公知の方法で成形され、該スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子１及び該燃料極物質粒子２を含有する固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ａ）４が製造される。また、該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ａ）は、該燃料極物質粒子２に代えて、空気極物質粒子とする以外は、該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ａ）と同様であり、該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ａ）に係る空気極物質は、一次粒子である金属酸化物、例えば、ランタンストロンチウムマンガネートが凝集した凝集体（二次粒子）である。
【００２５】
該スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子（二次粒子）を構成する金属酸化物は、スカンジア安定化ジルコニア（Ｓｃ２Ｏ３−ＺｒＯ２）が必須の金属酸化物である。また、該スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子（二次粒子）は、例えば、サマリウム（Ｓｍ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、セリウム（Ｃｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、イットリウム（Ｙ）から選ばれる１種又は２種以上の金属の酸化物を、任意の金属酸化物として含有することができるが、該任意の金属酸化物としては、通常、電解質物質に含有される金属酸化物であれば、特に制限されない。すなわち、該スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子は、スカンジア安定化ジルコニアの凝集体又はスカンジア安定化ジルコニアと該任意の金属酸化物の凝集体である。Ｓｃ２Ｏ３とＺｒＯ２は、通常、固溶体を形成するので（以下、Ｓｃ２Ｏ３とＺｒＯ２の固溶体を、Ｓｃ２Ｏ３−ＺｒＯ２固溶体とも記載する。）、該スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子としては、具体的には、（１）Ｓｃ２Ｏ３−ＺｒＯ２固溶体（二成分の固溶体）の凝集体、（２）三成分以上のＳｃ２Ｏ３−ＺｒＯ２固溶体の凝集体、すなわち、Ｓｃ２Ｏ３及びＺｒＯ２に固溶化することができる１種又は２種以上の金属酸化物を含有しているＳｃ２Ｏ３−ＺｒＯ２固溶体が、凝集している、凝集体、（３）Ｓｃ２Ｏ３及びＺｒＯ２に固溶化しない１種又は２種以上の金属酸化物と、Ｓｃ２Ｏ３−ＺｒＯ２固溶体との混合物の凝集体、（４）三成分以上のＳｃ２Ｏ３−ＺｒＯ２固溶体と、Ｓｃ２Ｏ３及びＺｒＯ２に固溶化しない１種又は２種以上の金属酸化物との混合物の凝集体が挙げられる。例えば、Ｘ及びＹが金属種であり、Ｘの酸化物が、Ｓｃ２Ｏ３及びＺｒＯ２に固溶化する金属酸化物であり、Ｙの酸化物が、Ｓｃ２Ｏ３及びＺｒＯ２に固溶化しない金属酸化物であるとした場合、該スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子は、（１）Ｓｃ２Ｏ３−ＺｒＯ２固溶体の凝集体、（２）Ｓｃ２Ｏ３、ＺｒＯ２、及びＸの酸化物の固溶体（Ｓｃ２Ｏ３−ＺｒＯ２−Ｘの酸化物固溶体）の凝集体、（３）Ｓｃ２Ｏ３−ＺｒＯ２固溶体と、Ｙの酸化物との混合物の凝集体、（４）Ｓｃ２Ｏ３−ＺｒＯ２−Ｘの酸化物固溶体と、Ｙの酸化物との混合物の凝集体である。更に具体的には、該スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子としては、Ｓｃ２Ｏ３−ＺｒＯ２固溶体の凝集体粒子の他に、Ｓｃ２Ｏ３−ＣｅＯ２−ＺｒＯ２、Ｓｃ２Ｏ３−Ｙ２Ｏ３−ＺｒＯ２、Ｓｃ２Ｏ３−ＺｒＯ２−Ａｌ２Ｏ３等が挙げられる。
【００２６】
該ランタンガレート含有金属酸化物凝集体粒子（二次粒子）を構成する金属酸化物は、ランタンガレート（Ｌａ２Ｏ３−Ｇａ２Ｏ３）が必須の金属酸化物である。また、該ランタンガレート含有金属酸化物凝集体粒子（二次粒子）は、例えば、ストロンチウム（Ｓｒ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、カルシウム（Ｃａ）から選ばれる１種又は２種以上の金属の酸化物を、任意の金属酸化物として含有することができるが、該任意の金属酸化物としては、通常、電解質物質に含有される金属酸化物であれば、特に制限されない。すなわち、該ランタンガレート含有金属酸化物凝集体粒子は、ランタンガレートの凝集体又はランタンガレートと該任意の金属酸化物の凝集体である。Ｌａ２Ｏ３とＧａ２Ｏ３は、通常、固溶体を形成するので（以下、Ｌａ２Ｏ３とＧａ２Ｏ３の固溶体を、Ｌａ２Ｏ３−Ｇａ２Ｏ３固溶体とも記載する。）、該ランタンガレート含有金属酸化物凝集体粒子としては、具体的には、（５）Ｌａ２Ｏ３−Ｇａ２Ｏ３固溶体（二成分の固溶体）の凝集体、（６）三成分以上のＬａ２Ｏ３−Ｇａ２Ｏ３固溶体の凝集体、すなわち、Ｌａ２Ｏ３及びＧａ２Ｏ３に固溶化することができる１種又は２種以上の金属酸化物を含有しているＬａ２Ｏ３−Ｇａ２Ｏ３固溶体が、凝集している、凝集体、（７）Ｌａ２Ｏ３及びＧａ２Ｏ３に固溶化しない１種又は２種以上の金属酸化物と、Ｌａ２Ｏ３−Ｇａ２Ｏ３固溶体との混合物の凝集体、（８）三成分以上のＬａ２Ｏ３−Ｇａ２Ｏ３固溶体と、Ｌａ２Ｏ３及びＧａ２Ｏ３に固溶化しない１種又は２種以上の金属酸化物との混合物の凝集体が挙げられる。例えば、Ｘ及びＹが金属種であり、Ｘの酸化物が、Ｌａ２Ｏ３及びＧａ２Ｏ３に固溶化する金属酸化物であり、Ｙの酸化物が、Ｌａ２Ｏ３及びＧａ２Ｏ３に固溶化しない金属酸化物であるとした場合、該ランタンガレート含有金属酸化物凝集体粒子は、（５）Ｌａ２Ｏ３−Ｇａ２Ｏ３固溶体の凝集体、（６）Ｌａ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、及びＸの酸化物の固溶体（Ｌａ２Ｏ３−Ｇａ２Ｏ３−Ｘの酸化物固溶体）の凝集体、（７）Ｌａ２Ｏ３−Ｇａ２Ｏ３固溶体と、Ｙの酸化物との混合物の凝集体、（８）Ｌａ２Ｏ３−Ｇａ２Ｏ３−Ｘの酸化物固溶体と、Ｙの酸化物との混合物の凝集体である。更に具体的には、該ランタンガレート含有金属酸化物凝集体粒子としては、例えば、Ｌａ２Ｏ３−Ｇａ２Ｏ３固溶体の凝集体粒子の他に、ランタンストロンチウムマグネシウムガレート凝集体粒子（ＬＳＧＭ；Ｌａ０．８Ｓｒ０．２Ｇａ０．８Ｍｇ０．２Ｏ３）、ランタンストロンチウムマグネシウムコバルトガレート凝集体粒子（Ｌａ０．８Ｓｒ０．２Ｇａ０．２Ｍｇ０．２Ｃｏ０．０５Ｏ３）等が挙げられる。
【００２７】
該スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子等（ａ）の平均粒径は、０．１〜７．０μｍ、好ましくは０．３〜１．０μｍ、特に好ましくは０．５〜０．８μｍである。該スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子等（ａ）の平均粒径が、０．１μｍ未満だと、燃料電池の作動時に該スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子等（ａ）同士が焼結を繰り返し、粒径が大きな粒子になり易く、また、７．０μｍを超えると導電率が低くなり易い。
【００２８】
該燃料極物質粒子（ｂ）を構成する金属酸化物は、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、スカンジウム（Ｓｃ）、セリウム（Ｃｅ）、サマリウム（Ｓｍ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ランタン（Ｌａ）、ガリウム（Ｇａ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、シリコン（Ｓｉ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）及びカルシウム（Ｃａ）から選ばれる１種又は２種以上の金属の酸化物である。そして、該燃料極物質粒子（ｂ）は、該燃料極物質粒子（ｂ）を構成する金属酸化物の１種又は２種以上の凝集体であり、例えば、酸化ニッケル（ＮｉＯ）とサマリアドープセリア（Ｓｍ２Ｏ３−ＣｅＯ２）の混合物の凝集体、酸化ニッケルとイットリア安定化ジルコニアの混合物（ＮｉＯ−ＹＳＺ）の凝集体、酸化ニッケルとスカンジア安定化ジルコニアの混合物（ＮｉＯ−ＳｃＳＺ）の凝集体、酸化ニッケルとイットリア安定化ジルコニアとサマリアドープセリアの混合物の凝集体、酸化ニッケルとスカンジア安定化ジルコニアとサマリアドープセリアの混合物の凝集体、酸化ニッケルとイットリア安定化ジルコニアと酸化セリア（ＣｅＯ２）の混合物の凝集体、酸化ニッケルとスカンジア安定化ジルコニアと酸化セリアの混合物の凝集体、酸化コバルト（Ｃｏ３Ｏ４）とイットリア安定化ジルコニアの混合物の凝集体、酸化コバルトとスカンジア安定化ジルコニアの混合物の凝集体、酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）とイットリア安定化ジルコニアの混合物の凝集体、酸化ルテニウムとスカンジア安定化ジルコニアの混合物の凝集体、酸化ニッケルとガドリニアドープセリア（Ｇｄ２Ｏ３−ＣｅＯ２）の混合物の凝集体等が挙げられる。これらのうち、酸化ニッケルとサマリアドープセリアの混合物の凝集体、酸化ニッケルとイットリア安定化ジルコニアの混合物の凝集体及び酸化ニッケルとスカンジア安定化ジルコニアの混合物の凝集体が、電解質物質と反応せず、また、電解質物質と熱膨張率が近いので接合が良好である点で好ましい。
【００２９】
なお、該燃料極物質粒子が、２種以上の金属種の金属酸化物により構成される場合、例えば、Ｘ、Ｙ及びＺが金属種であるとして、該燃料極物質粒子は、Ｘの酸化物及びＹの酸化物の混合物のような複数の酸化物の混合物が凝集した凝集体、Ｘの酸化物とＺの酸化物の固溶体（Ｘ−Ｚ酸化物固溶体）のような複数の酸化物の固溶体が凝集した凝集体、Ｙの酸化物及びＸ−Ｚ酸化物固溶体の混合物のような酸化物及び固溶体の混合物が凝集した凝集体のいずれでもよい（後述する該空気極物質粒子（ｃ）についても同様である。）。
【００３０】
該空気極物質粒子（ｃ）を構成する金属酸化物は、イットリウム、ジルコニウム、スカンジウム、セリウム、サマリウム、アルミニウム、チタン、マグネシウム、ランタン、ガリウム、ニオブ、タンタル、シリコン、ガドリニウム、ストロンチウム、イッテルビウム、鉄、コバルト、ニッケル、カルシウム及びマンガン（Ｍｎ）から選ばれる１種又は２種以上の金属の酸化物である。そして、該空気極物質粒子（ｃ）は、該空気極物質粒子（ｃ）を構成する金属酸化物の１種又は２種以上の凝集体であり、例えば、ランタンストロンチウムマンガネート（Ｌａ０．８Ｓｒ０．２ＭｎＯ３）、ランタンカルシウムコバルテート（Ｌａ０．９Ｃａ０．１ＣｏＯ３）、ランタンストロンチウムコバルテート（Ｌａ０．９Ｓｒ０．１ＣｏＯ３）、ランタンコバルテート（ＬａＣｏＯ３）、ランタンカルシウムマンガネート（Ｌａ０．９Ｃａ０．１ＭｎＯ３）等が挙げられ、これらの金属酸化物のうち、ランタンストロンチウムマンガネートが、電解質物質と反応せず、また、電解質物質と熱膨張率が近いので接合が良好である点で好ましい。
【００３１】
該燃料極物質粒子（ｂ）又は該空気極物質粒子（ｃ）の平均粒径は、０．１〜１０μｍ、好ましくは０．２〜７μｍ、特に好ましくは１〜５μｍである。該燃料極物質粒子（ｂ）又は該空気極物質粒子（ｃ）の平均粒径が、０．１μｍ未満だと、燃料電池の作動時に該燃料極物質粒子（ｂ）又は該空気極物質粒子（ｃ）同士が焼結を繰り返し、粒径が大きな粒子になり易く、また、１０μｍを超えると導電率が低くなり易い。
【００３２】
該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ａ）中、該スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子等（ａ）の含有量は、好ましくは５〜５０重量％、特に好ましくは１０〜４０重量％、更に好ましくは２０〜３０重量％である。該スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子等（ａ）の含有量が、上記範囲にある場合は、該スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子等（ａ）の含有量に対する導電率の低下量が少ないので（図６）、該含有量を上記範囲とすることにより、導電率及び燃料電池の出力の両方を高くする効果が高まる。該含有量が、上記範囲未満だと、燃料電池の出力が低くなり易く、また、上記範囲を超えると導電率が低くなり易い。また、該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ａ）中、該スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子等（ａ）の含有量は、好ましくは１０〜９０重量％、特に好ましくは２０〜８０重量％、更に好ましくは３０〜７０重量％、より好ましくは４０〜６０重量％である。該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ａ）と同様、該含有量を上記範囲とすることにより、導電率及び燃料電池の出力の両方を高くする効果が高まる。なお、該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ａ）又は該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ａ）において、該スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子等（ａ）の含有量と、導電率及び燃料電池の出力の関係については、後で図６を参照に詳細に述べる。
【００３３】
該燃料極物質粒子（ｂ）又は該空気極物質粒子（ｃ）の平均粒径に対する該スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子等（ａ）の平均粒径の比（スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子等（ａ）／該燃料極物質粒子（ｂ）又は該空気極物質粒子（ｃ））は、０．０１〜１．０、好ましくは０．０５〜０．８、特に好ましくは０．１〜０．５である。該平均粒径の比が上記範囲にあることにより、該スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子等（ａ）と、該燃料極物質粒子（ｂ）又は該空気極物質粒子（ｃ）の接合が良くなるので、導電率が高くなる。そして、該平均粒径の比が上記範囲外だと、導電率が低くなり易い。
【００３４】
該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ａ）は、該スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子等（ａ）、及び燃料極物質粒子（ｂ）の他に、ジルコニア凝集体粒子を含有することができる。
【００３５】
該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ａ）の比表面積は、１〜３０ｍ２／ｇ、好ましくは２〜１５ｍ２／ｇ、特に好ましくは５〜１０ｍ２／ｇである。
【００３６】
該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ａ）は、該スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子等（ａ）及び燃料極物質粒子（ｃ）の他に、ジルコニア凝集体粒子を含有することができる。
【００３７】
該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ａ）の比表面積は、０．１〜２０ｍ２／ｇ、好ましくは０．３〜１０ｍ２／ｇ、特に好ましくは０．５〜７．０ｍ２／ｇである。
【００３８】
なお、該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ａ）は、例えば、粉末状の該スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子等（ａ）及び粉末状の該燃料極物質粒子（ｂ）を用いて、スクリーン印刷法、ドクタープレート法等の公知の方法により製造される。また、該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ａ）は、粉末状の該スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子等（ａ）及び粉末状の該空気極物質粒子（ｃ）を用いて、同様に製造される。
【００３９】
本発明の固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｂ）、本発明の固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｃ）、本発明の固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｂ）及び本発明の固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｃ）は、いずれも、母粒子に子粒子が固定化されている複合粒子を成形して得られる固体酸化物形燃料電池用の電極である。図２を参照して、該母粒子、該子粒子及び該複合粒子、並びに該複合粒子を成形して得られる電極について説明する。図２は、本発明の固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｂ）を示す模式図である。図２中、母粒子５は、スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子であり、一次粒子であるスカンジア安定化ジルコニア（金属酸化物）７ａが凝集した凝集体（二次粒子）である。また、子粒子６は、燃料極物質粒子であり、一次粒子である酸化ニッケル（金属酸化物）７ｂが凝集した凝集体（二次粒子）である。そして、先ず、該母粒子５及び該子粒子６を用いて、該母粒子５に該子粒子６が固定化されている複合粒子８が製造される。次いで、該複合粒子８を成形して、固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｂ）９が製造される。また、該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｃ）、該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｂ）又は該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｃ）に係る母粒子、子粒子及び複合粒子並びに該複合粒子を成形して得られる電極ついては、該母粒子を構成する金属酸化物及び該子粒子を構成する金属酸化物が異なる以外は、該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｂ）と同様である。
【００４０】
該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｂ）に係る該複合粒子の母粒子は、スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子又はランタンガレート含有金属酸化物凝集体粒子（ａ）であり、子粒子は、燃料極物質粒子（ｂ）である。また、該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｃ）に係る該複合粒子の母粒子は、燃料極物質粒子（ｂ）であり、子粒子は、スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子又はランタンガレート含有金属酸化物凝集体粒子（ａ）である。また、該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｂ）に係る該複合粒子の母粒子は、スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子又はランタンガレート含有金属酸化物凝集体粒子（ａ）であり、子粒子は、空気極物質粒子（ｃ）である。また、該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｃ）に係る該複合粒子の母粒子は、空気極物質粒子（ｃ）であり、子粒子は、スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子又はランタンガレート含有金属酸化物凝集体粒子（ａ）である。
【００４１】
該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｂ）、該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｃ）、該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｂ）及び該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｃ）に係るスカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子又はランタンガレート含有金属酸化物凝集体粒子（ａ）、燃料極物質粒子（ｂ）及び空気極物質粒子（ｃ）は、前記固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ａ）又は前記固体酸化物形燃料電池用空気極（Ａ）の説明で記載したものと同様である。
【００４２】
該母粒子の平均粒径は、特に制限されないが、好ましくは０．１〜１００μｍ、特に好ましくは０．１〜２０μｍ、更に好ましくは０．１〜１０μｍであり、また、該子粒子の平均粒径は、特に制限されないが、好ましくは０．０１〜２０μｍ、特に好ましくは０．０１〜１０μｍ、更に好ましくは０．０１〜７μｍである。
【００４３】
該母粒子の平均粒径に対する該子粒子の平均粒径の比（子粒子／母粒子）は、特に制限されないが、好ましくは０．００１〜０．５、特に好ましくは０．０１〜０．１である。
【００４４】
該複合粒子は、粉末状の該母粒子及び粉末状の該子粒子の混合物に、機械的エネルギーを加えることにより、製造される。該混合物に該機械的エネルギーを加える方法としては、特に制限されず、母粒子に子粒子が固定化されている複合粒子の製造に用いられる公知の方法を適宜採用することができ、例えば、（ｉ）該粉末状の母粒子及び該粉末状の子粒子の混合物に、加圧力及びせん断力を加える方法、（ｉｉ）該子粒子を、該母粒子に衝突させる方法等が挙げられる。
【００４５】
（ｉ）の方法としては、例えば、図３に示す粉体処理装置を用いて、該混合物に、加圧力及びせん断力を加える方法が挙げられる。該粉体処理装置について、図３及び図４を参照に説明する。図３は、粉体処理装置を示す模式図であり、図４は、粉体処理装置２０をＸ−Ｘ面で切った断面図である。図３中、粉体処理装置２０は、台座２１に設置された外筒２２、該外筒２２の内部に回転可能なように設置される回転体２３、及びプレスヘッド２５を有する。該回転体２３の壁面には孔２９が設けられており、該回転体２３の外周部には一定間隔で羽根部材３０が取り付けられている。また、該回転体２３及び該プレスヘッド２５は、その間に隙間２７が形成されるように設置されている。
【００４６】
そして、該粉体処理装置２０に、粉体混合物２４を投入し、該回転体２３を回転させることにより、該粉体混合物２４が、該プレスヘッド２５と該回転体２３の受け面２６の間に入り込み、該粉体混合物２４に、加圧力及びせん断力が加えられる。加圧力及びせん断力が加えられた該粉体混合物２４は、該孔２９から該回転体２３の外側に排出され、該羽根部材３０によって、再び該回転体２３の内側に循環される。
【００４７】
該粉体処理装置２０中で、該粉体混合物２４に、加圧力及びせん断力が加えられる様子を、図５を参照して説明する。図５は、粉体混合物２４に、加圧力及びせん断力が加えられる様子を示す模式図であり、図４の粉体処理装置２０中、粉体混合物２４に、加圧力及びせん断力が加えられる部分、すなわち、図４中、該プレスヘッド２５及び該回転体２３が、該粉体混合物２４を挟み込む部分の拡大図である。図５中、（Ｉ）は粉体混合物２４に、加圧力及びせん断力が加えられる前の状態を示し、（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）は粉体混合物２４に、加圧力及びせん断力が加えられている状態を示す。該回転体２３（移動部材）が、移動方向３２の方向に移動することにより、該粉体混合物２４が該プレスヘッド２５（固定部材）に向かって移動し、該粉体混合物２４が、該プレスヘッド２５と該回転体２３の間に挟みこまれるようにして、該隙間２７に入り込む。この時に該粉体混合物２４に加圧力が加えられる（ＩＩ）。次いで、該回転体２３が、該プレスヘッド２５との間に該粉体混合物２４を挟み込んだ状態で移動することにより、該粉体混合物２４にせん断力が加えられる（ＩＩＩ）。従って、該（ｉ）の方法では、該加圧力及び該せん断力は、固定部材（プレスヘッド２５）と移動部材（回転体２３）の隙間の幅（（Ｉ）中の３１）、及び移動部材の移動速度により規定される。該固定部材と移動部材の隙間の幅は、処理する粉体の粒径により適宜調節することができるが、通常０．０１〜５ｍｍ、好ましくは０．１〜２ｍｍである。該移動速度は、通常１０〜１００ｍ／ｓ、好ましくは２０〜８０ｍ／ｓである。なお、図３及び図４に示す粉体処理装置２０では、プレスヘッド２５及び受け面２６は、いずれも曲面であるが、図５では、説明の便宜上いずれも平面で示した。
【００４８】
また、該（ｉ）の方法では、粉末状の該母粒子及び粉末状の該子粒子の混合物は、粉末状の該母粒子及び粉末状の該子粒子を含有するスラリー又は懸濁液であってもよい。
【００４９】
該（ｉ）の方法では、該子粒子が、該母粒子に強い力で押し付けられながら、該母粒子の表面を引きずられることにより、該子粒子が該母粒子にめり込み、固定化される。
【００５０】
また、（ｉｉ）の方法としては、例えば、特開平０５−１６８８９５号公報に記載されている固体粒子の表面改質方法が挙げられ、具体的には、衝撃板が設けられた回転体を回転させ、該回転体に、粉末状の該母粒子及び粉末状の該子粒子の混合物を投入することにより、該混合物と該衝撃板を衝突させ、更に該衝撃板の回転による高速気流により、該混合物を対流させ、繰り返し該衝撃板と衝突させる方法である。該表面改質方法では、該混合物が該衝撃板に衝突する際に、該混合物中の粒子の１つが、該衝撃板と該混合物中の他の粒子に挟まれ、粒子同士の衝突が起こる。従って、該（ｉｉ）の方法では、該混合物を衝突させる力は、該混合物の衝突速度によって規定される。上記表面改質方法では、該衝撃板の方が移動するので、該衝撃板の移動速度が、相対的に該混合物の衝突速度であり、該衝撃板の移動速度は、通常、１０〜１００ｍ／ｓ、好ましくは２０〜８０ｍ／ｓである。
【００５１】
該複合粒子を用いて、該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｂ）、該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｃ）、該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｂ）、及び該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｃ）を製造する方法としては、特に制限されず、複合粒子を成形して固体酸化物形燃料電池用電極を製造するために用いられている公知の方法を、適宜採用することができる。該方法としては、例えば、スクリーン印刷法、ドクタープレート法が挙げられる。
【００５２】
該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｂ）中、該スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子等（ａ）の含有量、すなわち、複合粒子を形成している母粒子の重量割合は、好ましくは１０〜９０重量％、特に好ましくは２０〜８０重量％、更に好ましくは３０〜７０重量％、より好ましくは４０〜６０重量％である。また、該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｃ）中、該スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子等（ａ）の含有量、すなわち、複合粒子を形成している子粒子の重量割合は、好ましくは１０〜９０重量％、特に好ましくは２０〜８０重量％、更に好ましくは３０〜７０重量％、より好ましくは４０〜６０重量％である。該スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子等（ａ）の含有量が、上記範囲にある場合は、該スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子等（ａ）の含有量に対する導電率の低下量が少ないので、該含有量を上記範囲とすることにより、導電率及び燃料電池の出力の両方を高くする効果が高まる。
【００５３】
また、該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｂ）中、該スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子等（ａ）の含有量、すなわち、複合粒子を形成している母粒子の重量割合は、好ましくは５〜５０重量％、特に好ましくは１０〜４０重量％、更に好ましくは２０〜３０重量％である。また、該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｃ）中、該スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子等（ａ）の含有量、すなわち、複合粒子を形成している子粒子の重量割合は、好ましくは５〜５０重量％、特に好ましくは１０〜４０重量％、更に好ましくは２０〜３０重量％である。該スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子等（ａ）の含有量が、上記範囲にある場合は、該スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子等（ａ）の含有量に対する導電率の低下量が少ないので、該含有量を上記範囲とすることにより、導電率及び燃料電池の出力の両方を高くする効果が高まる。なお、該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｂ）、該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｃ）、該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｂ）及び該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｃ）において、該スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子等（ａ）の含有量と、導電率及び燃料電池の出力の関係については、後で図６を参照に詳細に述べる。
【００５４】
該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｂ）中の該スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子等（ａ）の含有量は、該母粒子及び該子粒子の混合物に機械的エネルギーを加えて該複合粒子を製造する際に、該混合物中の該スカンジア安定化ジルコニア含有凝集体粒子等（ａ）の混合量で調節することができる。また、該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｃ）、該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｂ）及び該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｃ）中の該スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子等（ａ）の含有量についても同様である。
【００５５】
該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｂ）、該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｃ）、該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｂ）及び該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｃ）は、複合粒子を成形して製造されるので、電極の比表面積を大きくできる点、すなわち、燃料電池の出力を高くできる点で好ましい。
【００５６】
ここで、本発明の固体酸化物形燃料電池用空気極（Ａ）と、従来のイットリア安定化ジルコニアを電解質物質として用いる固体酸化物形燃料電池用空気極（以下、単に従来の固体酸化物形燃料電池用空気極とも記載する。）の違いについて説明する。
【００５７】
本発明の固体酸化物形燃料電池用空気極（Ａ）と、従来の固体酸化物形燃料電池用空気極の違いは、電解質物質を構成する金属酸化物が、前者はスカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物又はランタンガレート含有金属酸化物であるのに対し、後者はイットリア安定化ジルコニアである点である。該スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物等（ａ）は、イットリア安定化ジルコニアに比べ、イオン導電率が高い。従って、本発明の固体酸化物形燃料電池用空気極（Ａ）は、電解質物質の含有量が同じ場合、従来の固体酸化物形燃料電池用空気極に比べ、燃料電池の出力を高くすることできる。
【００５８】
また、本発明の固体酸化物形燃料電池用空気極（Ａ）は、電解質物質の含有量に対する導電率の低下量が、従来の固体酸化物形燃料電池用空気極に比べ、少ない。導電率の低下量の違いを、図６を参照して説明する。図６は、空気極中の電解質物質の含有量と導電率の関係を示すグラフである。固体酸化物形燃料電池の出力を高くするためには、固体酸化物形燃料電池用空気極に含有させる電解質物質の量を多くする必要がある。ところが、電解質物質は導電性が低いため、従来の固体酸化物形燃料電池用空気極では、図６中の４２のように、固体酸化物形燃料電池用空気極に含有させる電解質物質（イットリア安定化ジルコニア）の量に応じて、導電率が低下する。一方、本発明の固体酸化物形燃料電池用空気極（Ａ）では、図６中の４１のように、電解質物質（該スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子等（ａ））の含有量が増えても導電率が低下しない領域があり、従来の固体酸化物形燃料電池用空気極に比べ、電解質物質の含有量に対する導電率の低下が少ない。特に、電解質物質の含有量が図６中の４３の範囲では、電解質物質の含有量が「０」の時の導電率に比べ、導電率の低下が極めて少ない。
【００５９】
つまり、電解質物質の含有量が同じ場合、本発明の固体酸化物形燃料電池用空気極（Ａ）は、従来の固体酸化物形燃料電池用空気極より、導電率が高い。これは、該スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子等（ａ）は、イットリア安定化ジルコニウム凝集体粒子に比べ、該空気極物質粒子との接合が強いためである。そして、該接合が強くなると、導電率が高くなる。
【００６０】
言い換えると、燃料電池の製造において、電極の導電率を同じ値に設定する場合、本発明の固体酸化物形燃料電池用空気極（Ａ）は、従来の固体酸化物形燃料電池用空気極より、電解質物質の含有量を多くすることができるので、燃料電池の出力を高くすることができる。
【００６１】
このように、本発明の固体酸化物形燃料電池用空気極（Ａ）は、イオン導電率が高く且つ該空気極物質との接合が強い、該スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子等（ａ）を含有させることにより、燃料電池の出力を高くすることができる。また、本発明の固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ａ）、本発明の固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｂ）、本発明の固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｃ）、本発明の固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｂ）、本発明の固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｃ）も、該スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子（ａ）を含有しているので、同様に燃料電池の出力を高くすることができる。
【００６２】
本発明の固体酸化物形燃料電池は、燃料極材、電解質材及び空気極材を、この順に重ね形成されるセルを有する固体酸化物形燃料電池であって、該燃料極材が、前記本発明の固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ａ）、前記本発明の固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｂ）、又は前記本発明の固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｃ）のいずれかであり、該電解質材が、スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子又はランタンガレート含有金属酸化物凝集体粒子（ａ）を成形して得られる固体酸化物形燃料電池用電解質であり、該空気極材が、前記本発明の固体酸化物形燃料電池用空気極（Ａ）、前記本発明の固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｂ）、又は前記本発明の固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｃ）のいずれかである。表１には、該燃料極材及び空気極材の組み合わせを記載する。
【００６３】
【表１】
2006286221.tif 000002
【００６４】
該固体酸化物形燃料電池用電解質に係るスカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子又はランタンガレート含有金属酸化物凝集体粒子（ａ）は、前記本発明の固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ａ）の説明で記載したものと同様である。また、該固体酸化物形燃料電池用電解質は、例えば、粉末状の該スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子等（ａ）を用いて、スクリーン印刷法、ドクタープレート法等の公知の方法により製造される。
【００６５】
本発明の固体酸化物形燃料電池は、電解質材を形成する電解質物質として、スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子等（ａ）を用いており、且つ燃料極材が、本発明の固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ａ）〜（Ｃ）であり、空気極材が、本発明の固体酸化物形燃料電池用空気極（Ａ）〜（Ｃ）であるので、従来の固体酸化物形燃料電池のような、電解質材の電解質物質として、イットリア安定化ジルコニアが用いられている固体酸化物形燃料電池、あるいは、電極材として、イットリア安定化ジルコニアを含有する電極材が用いられている固体酸化物形燃料電池に比べ、出力を高くすることができる。
【００６６】
そして、本発明の固体酸化物形燃料電池は、該燃料極材、該電解質材及び該空気極材のいずれもが金属酸化物なので、該固体酸化物形燃料電池を、１０００℃程度の温度で運転することができる。
【００６７】
従って、本発明の固体酸化物形燃料電池は、ガスタービンとの複合化が可能であり、ガスタービンと複合化することにより、発電システムの重量出力密度及び容積出力密度を高くすることができる。該固体酸化物形燃料電池とガスタービンを複合化させた発電システムの重量出力密度は、概ね１００ｋＷ級で０．０５〜０．１ｋＷ／ｋｇ、１０００ｋＷ級で０．１〜０．２ｋＷ／ｋｇ、１００００ｋＷ級で０．２〜０．３ｋＷ／ｋｇ、１０００００ｋＷ級で０．３〜０．４ｋＷ／ｋｇであり、該発電システムの容積出力密度は、概ね１００ｋＷ級で０．１〜０．２ｋＷ／Ｌ、１０００ｋＷ級で０．２〜０．６ｋＷ／Ｌ、１００００ｋＷ級で０．６〜１．８ｋＷ／Ｌ、１０００００ｋＷ級で１．８〜２．５ｋＷ／Ｌである。よって、本発明の固体酸化物形燃料電池を、ガスタービンと複合化させることにより、固体高分子形燃料電池に比べ、高効率の発電システムを構築できる。
【００６８】
次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。
【実施例】
【００６９】
（実施例１）
（電極の製造）
平均粒径が２．０μｍのランタンストロンチウムマンガネート凝集体粒子（Ｌｎ０．８Ｓｒ０．２ＭｎＯ３、セイミケミカル社製）９０重量部、及び平均粒径が０．５８μｍのスカンジアセリア安定化ジルコニア凝集体（１０Ｓｃ２Ｏ３・１ＣｅＯ２・ＺｒＯ２、ＺｒＯ２中、Ｓｃ２Ｏ３が１０ｍｏｌ％、ＣｅＯ２が１ｍｏｌ％、第１稀元素社製）１０重量部を、乳鉢中で混合した。得られた混合物を、プレス成型機で、９．８×１０４Ｐａの圧力で加圧し、１×４×２４ｍｍの角柱を得た。次いで、得られた角柱を、１２００℃の焼成炉中で、３時間焼成し、固体酸化物形燃料電池用空気極Ａ１を得た。
【００７０】
（導電率の測定）
直流四端子法により、該固体酸化物形燃料電池用空気極Ａ１の抵抗値を測定した。得られた抵抗値を、導電率に換算し、該固体酸化物形燃料電池用空気極Ａ１の導電率を求めた。その結果を表２及び図７に示す。
【００７１】
（実施例２〜６）
（電極の製造、導電率の測定）
平均粒径が２．０μｍのランタンストロンチウムマンガネート凝集体粒子及び平均粒径が０．５８μｍのスカンジアセリア安定化ジルコニア凝集体を、表２に示す配合量で混合する以外は、実施例１と同様の方法で行った。その結果を表２及び図７に示す。
【００７２】
（参考例）
（電極の製造）
実施例１で用いたランタンストロンチウムマンガネート凝集体粒子を、プレス成型機で、９．８×１０４Ｐａの圧力で加圧し、１×４×２４ｍｍの角柱を得た。次いで、得られた角柱を、１２００℃の焼成炉中で、３時間焼成し、固体酸化物形燃料電池用空気極Ｄ１を得た。
（導電率の測定）
固体酸化物形燃料電池用空気極Ａ１に代えて、固体酸化物形燃料電池用空気極Ｄ１とする以外は、実施例１と同様の方法で行った。その結果を表２及び図７に示す。
【００７３】
【表２】
2006286221.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ａ）を示す模式図である。
【図２】本発明の固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｂ）を示す模式図である。
【図３】粉体処理装置を示す模式図である。
【図４】粉体処理装置２０をＸ−Ｘ面で切った断面図である。
【図５】粉体混合物２４に、加圧力及びせん断力が加えられる様子を示す模式図である。
【図６】空気極中の電解質物質の含有量と導電率の関係を示す模式的なグラフである。
【図７】空気極中の電解質物質の含有量と導電率の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７５】
１            スカンジア安定化ジルコニア含有金属酸化物凝集体粒子
２            燃料極物質粒子
３ａ、３ｂ、７ａ、７ｂ    金属酸化物
４            固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ａ）
５            母粒子
６            子粒子
８            複合粒子
９            固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｂ）
２０          粉体処理装置
２１          台座
２２          外筒
２３          回転体
２４          粉体混合物
２５          プレスヘッド
２６          受け面
２７          隙間
２９          孔
３０          羽根部材
３１          隙間の幅
３２          移動方向
【図１】
2006286221.tif 000004
【図２】
2006286221.tif 000005
【図３】
2006286221.tif 000006
【図４】
2006286221.tif 000007
【図５】
2006286221.tif 000008
【図６】
2006286221.tif 000009
【図７】
2006286221.tif 000010